Microscopie électronique de transmission à balayage (STEM) : une analyse nanométrique de haute précision
La microscopie électronique de transmission à balayage (STEM) est une technique avancée permettant l’analyse ultra-détaillée de la structure et de la composition des matériaux à l’échelle atomique. Combinant les principes de la microscopie électronique à transmission (TEM) et de la microscopie électronique à balayage (SEM), elle offre une imagerie haute résolution et des capacités d’analyse chimique avancées. Très utilisée dans les secteurs des nanotechnologies, des semi-conducteurs, des matériaux polymères et de la biologie, cette technique est incontournable pour la caractérisation des structures complexes.
Comment fonctionne la microscopie électronique de transmission à balayage (STEM) ?
La microscopie électronique de transmission à balayage (STEM) repose sur un faisceau d’électrons focalisé traversant un échantillon ultrafin (< 100 nm d’épaisseur). Contrairement à la TEM classique, l’image est obtenue par un balayage point par point, ce qui permet une cartographie chimique et structurelle extrêmement détaillée.
Les principales étapes du processus STEM :
- Émission du faisceau d’électrons par un canon à électrons (ex. source FEG pour une meilleure résolution).
- Interaction avec l’échantillon, permettant l’analyse de sa structure cristalline et de sa composition élémentaire.
- Détection des signaux émis (électrons diffusés, pertes d’énergie), utilisée pour générer des images en haute résolution.
- Traitement des données pour fournir des informations précises sur la morphologie, la composition chimique et les défauts des matériaux.
Caractéristiques techniques de la microscopie électronique de transmission à balayage (STEM)
Résolution extrême : jusqu’à l’échelle atomique (< 1 nm).
Modes d’imagerie multiples :
- Champ clair (BF-STEM) : observation de la structure interne des matériaux.
- Champ sombre annulaire (HAADF-STEM) : imagerie contrastée basée sur la masse atomique.
- Spectroscopie EDX et EELS : identification des éléments chimiques et des liaisons atomiques.
Préparation spécifique des échantillons :
- Échantillons ultraminces (< 100 nm).
- Techniques de préparation comme l’ultramicrotomie et le Focused Ion Beam (FIB).
Quels échantillons analyser avec la microscopie électronique de transmission à balayage (STEM) ?
La microscopie électronique de transmission à balayage (STEM) est particulièrement adaptée aux matériaux nécessitant une analyse détaillée de leur structure interne. Parmi les principales matrices étudiées :
Applications industrielles de la microscopie électronique de transmission à balayage (STEM)
Léa Géréec
Référente technique et scientifique